并发编程（一）cpu，进程，线程，并发

一、程序和进程

1.程序的进化论

.java文件经过编译生成.class文件被加载到JVM，打包成jar包，再转换成windows可以执行的.exe文件。

exe：windows操作系统的可执行文件
jar：java开发，需要通过java虚拟机来运行

2.程序和进程的关系

程序：静态的指令和数据集合
进程：运行状态的程序，数据和指令会加载到内存中

程序启动后指令和数据被加载到内存中。

3.进程和线程的关系

线程：程序执行的最小单元（目前是，也许会出现比线程更小的执行单元）
进程：线程的集合

4.CPU和RAM的关联

cpu和内存之间是通过北桥芯片连接,进行数据交互

5.CPU、进程、线程之间的关系

一个cpu在同一时刻只能执行一个线程

cpu切换不同的线程执行的耗时叫做时间片

6.CPU如何执行

PC 程序计数器：存储了下一条指令的地址
ALU 逻辑运算单元
寄存器：从内存读取的指令和数据都存在这里

二、线程

1.线程的使用

①实现Runnable接口，重写run()方法

public class ThreadDemo implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        //用户自定义
        int i = 0;
        i = i+1;
        System.out.println("i="+i);
    }

    public static void main(String[] args) {
        
        //start()方法会创建一个新的线程去调用run()方法，而threadDemo.run()由主线程来执行
        ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
        Thread thread = new Thread(threadDemo);
        thread.start();   
    }
}

②继承Thread类

public class ThreadDemo extends Thread  {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new ThreadDemo();
        thread.start();
    }

2.线程的生命周期

①NEW 初始状态：实例化一个线程时，就是该线程的生命起点 ；

②RUNNABLE 运行时：就绪态和运行中统称为运行时状态；

③WAITING 等待状态：调用方法，释放时间片和锁，需要人工唤醒；

④TIME_WAITING 等待状态：相当于指定了等待的时长，不会释放锁，到点儿自动唤醒，从上一次执行的地方继续执行。

⑤BLOCKED 阻塞状态:A线程要执行Sychronized包裹的代码，但是当前已有线程占用，所以等当前线程执行完毕释放锁，A就会被唤醒去竞争锁来获得Sychronized包裹的代码的执行权。
举个例子：你要去上厕所，但是厕所已经有人在用了。你只有等这个人出来，才能使用厕所

⑥TERMINATED 终止状态：run()方法执行完毕，线程生命结束，被GC回收。

三、并发和并行

1.并发和并行

并行：同时进行，如CPU1和CPU2属于并行状态，能同时并行2个任务
并发：同一时刻内，能处理的任务数。如上图，t1时间内，能处理的最大任务数是6（thread1-thread6）

多线程：为了提升性能和资源利用率

举例：运动会接力棒比赛，4个队伍参加，比赛时长30分钟。
4个队伍同时进行，就是并行。
30分钟内传递的了多少人，这个就是并发量。

2.高并发的定义以及实现条件

高并发::当前系统能够同时承载的并发数
参考
高并发的条件:

①.硬件资源：

• cpu，核心数，并行任务数量
• 内存
• 磁盘
• 网卡

②软件

• 线程：同时运行的线程数量
• IO：数据库交互
• 分布式，解决单节点瓶颈

3.多线程带来的问题

三大特性：原子性、可见性、有序性。